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वृत्त प्रमेय (Circle Theorems)

वृत्त प्रमेय कोणों के कुछ ऐसे नियम हैं जो हर वृत्त में हमेशा सही रहते हैं। केंद्र पर बना कोण परिधि पर बने कोण का दोगुना होता है। अर्धवृत्त में बना कोण 90° होता है। एक ही खंड के कोण बराबर होते हैं। चक्रीय चतुर्भुज के आमने-सामने के कोणों का योग 180° होता है। स्पर्शरेखा त्रिज्या से 90° बनाती है, बाहर के एक बिंदु से खींची दो स्पर्शरेखाएँ बराबर होती हैं, और स्पर्शरेखा-जीवा का कोण एकांतर खंड के कोण के बराबर होता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह वृत्त है, केंद्र O। A और B से रेखाएँ O पर और किनारे के बिंदु P पर मिलती हैं। देखो: O पर कोण, P पर बने कोण का हमेशा दोगुना है।
  2. अब AB केंद्र से होकर जाती है। यह व्यास है। P कहीं भी हो, P पर कोण हमेशा 90° रहता है।
  3. दो बिंदु P और Q एक ही तरफ़ से जीवा AB को देखते हैं। दोनों के कोण हमेशा बराबर हैं।
  4. वृत्त पर चार कोने हों तो चक्रीय चतुर्भुज बनता है। आमने-सामने के कोण जोड़ो, हमेशा 180° मिलेगा।
  5. स्पर्शरेखा वृत्त को सिर्फ़ एक बिंदु पर छूती है। यह त्रिज्या से 90° बनाती है। E से खींची दोनों स्पर्शरेखाएँ बराबर लंबी हैं।
  6. स्पर्शरेखा और जीवा के बीच का कोण, दूसरे खंड वाले कोण के बराबर है। अब कोई भी नियम चुनो और बिंदु खुद खिसकाओ।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

P खिसकाने पर भी केंद्र वाला नियम चलता है?

हाँ। P को दीर्घ चाप पर कहीं भी ले जाओ, P का कोण O के कोण का आधा ही रहता है।

अर्धवृत्त में कोण ठीक 90° ही क्यों?

व्यास केंद्र पर 180° का सीधा कोण बनाता है। उसका आधा 90° है।

P और Q जीवा के उलटी तरफ़ हों तो?

तब वे एक खंड में नहीं हैं। A, B के साथ वे चक्रीय चतुर्भुज बनाते हैं, इसलिए उनके कोण मिलकर 180° होते हैं।

सम्मुख कोणों का योग 180° न हो तो क्या चतुर्भुज चक्रीय हो सकता है?

नहीं। चतुर्भुज तभी चक्रीय है जब सम्मुख कोण मिलकर 180° हों। यह जाँचने का तरीका भी है।

एक बिंदु से दोनों स्पर्शरेखाएँ बराबर क्यों?

दोनों समकोण त्रिभुजों का कर्ण OE एक ही है और त्रिज्याएँ बराबर हैं, इसलिए वे सर्वांगसम हैं और ET₁ = ET₂।

एकांतर खंड में कौन-सा कोण किसके बराबर?

जीवा की एक तरफ़ स्पर्शरेखा-जीवा का कोण, जीवा की दूसरी तरफ़ बने अंतर्निहित कोण के बराबर। 3D में हरा और गुलाबी निशान देखो।

पहले ये शब्द समझ लो

वृत्त वे सारे बिंदु हैं जो केंद्र O से बराबर दूरी पर हों। यह दूरी त्रिज्या (radius) है।

केंद्र से जीवा पर डाला गया लंब जीवा को आधा करता है। इसलिए त्रिज्या, आधी जीवा और केंद्र की दूरी से समकोण त्रिभुज बनता है, और पाइथागोरस लगता है: r² = d² + (c/2)²।

वृत्त के अंदर के कोणों वाले प्रमेय

1. केंद्र पर कोण, परिधि के कोण का दोगुना

जीवा AB केंद्र पर ∠AOB और परिधि के बिंदु P पर ∠APB बनाए (एक ही तरफ़), तो ∠AOB = 2 × ∠APB। केंद्र वाले को केंद्रीय कोण और किनारे वाले को अंतर्निहित कोण (inscribed angle) कहते हैं।

2. अर्धवृत्त में कोण 90°

AB व्यास हो तो ∠AOB = 180°, इसलिए ∠APB = 90°। यह नियम 1 का ही खास रूप है।

3. एक ही खंड के कोण बराबर

एक ही चाप पर हर बिंदु जीवा को एक ही कोण पर देखता है, क्योंकि हर कोण उसी केंद्रीय कोण का आधा है।

4. चक्रीय चतुर्भुज के सम्मुख कोणों का योग 180°

जिस चतुर्भुज के चारों शीर्ष एक वृत्त पर हों, उसे चक्रीय चतुर्भुज कहते हैं। ∠A + ∠C = 180° और ∠B + ∠D = 180°। बाहरी कोण, सामने वाले अंदरूनी कोण के बराबर होता है।

स्पर्शरेखा वाले प्रमेय

5. स्पर्शरेखा त्रिज्या पर लंब

स्पर्श बिंदु तक खींची त्रिज्या, स्पर्शरेखा से 90° बनाती है।

6. बाहरी बिंदु से दो स्पर्शरेखाएँ बराबर

बाहर के बिंदु E से ET₁ = ET₂। त्रिभुज OT₁E और OT₂E सर्वांगसम हैं (RHS: समकोण, साझा कर्ण OE, बराबर त्रिज्याएँ)। पाइथागोरस से: ET = √(OE² − r²)।

7. एकांतर खंड प्रमेय (alternate segment theorem)

स्पर्श बिंदु पर स्पर्शरेखा और जीवा के बीच का कोण, उसी जीवा पर दूसरे (एकांतर) खंड में बने कोण के बराबर होता है।

मुख्य प्रमेय की उपपत्ति (proof)

P को O से मिलाओ और रेखा आगे बढ़ाओ। OA = OP = OB (सब त्रिज्याएँ), इसलिए त्रिभुज OAP और OBP समद्विबाहु हैं।

  1. त्रिभुज OAP में बराबर कोण x हैं। O पर बाहरी कोण x + x = 2x।
  2. त्रिभुज OBP में बराबर कोण y हैं। O पर बाहरी कोण 2y।
  3. इसलिए ∠AOB = 2x + 2y = 2(x + y) = 2 × ∠APB।

नियम 2, 3 और 4 इसी से निकलते हैं। चक्रीय चतुर्भुज में जीवा BD के दोनों चापों के केंद्रीय कोण मिलकर 360° होते हैं, तो उनके आधे मिलकर 180°।

परीक्षा में: हर कोण के साथ कारण लिखो, जैसे "अर्धवृत्त में बना कोण 90°"। बिना कारण के उत्तर पर अंक कटते हैं।

चाप की लंबाई और त्रिज्यखंड का क्षेत्रफल

केंद्रीय कोण θ (डिग्री में) पूरे वृत्त का θ/360 भाग लेता है। चाप लंबाई = (θ/360) × 2πr, त्रिज्यखंड क्षेत्रफल = (θ/360) × πr²। उदाहरण: r = 6 cm, θ = 60°: चाप ≈ 6.28 cm, क्षेत्रफल ≈ 18.85 cm²। ज़्यादा जानकारी वृत्त का क्षेत्रफल पाठ में।

घर पर करके देखो

थाली से एक वृत्त बनाओ और एक व्यास खींचो। किताब का कोना वृत्त पर रखो ताकि उसके दोनों किनारे व्यास के सिरों से गुज़रें। हर बार ठीक बैठेगा, क्योंकि अर्धवृत्त में कोण 90° है। फिर दो बिंदु A, B लो, बड़े चाप पर तीन बिंदु चुनो और चाँदे से हर ∠APB नापो। सब बराबर निकलेंगे।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. परिधि पर ∠APB = 35° है। उसी जीवा पर केंद्र का कोण ∠AOB ज्ञात करो।

केंद्र का कोण = 2 × परिधि का कोण। ∠AOB = 2 × 35° = 70°।

2. AB व्यास है और ∠PAB = 52°। ∠PBA ज्ञात करो।

पहले: ∠APB = 90° (अर्धवृत्त का कोण)। फिर त्रिभुज के कोणों का योग 180°: ∠PBA = 180° − 90° − 52° = 38°।

3. चक्रीय चतुर्भुज ABCD में ∠A = 112° और ∠B = 75° है। ∠C और ∠D ज्ञात करो।

सम्मुख कोणों का योग 180°। ∠C = 180° − 112° = 68°, ∠D = 180° − 75° = 105°।

4. त्रिज्या 5 cm वाले वृत्त पर E से स्पर्शरेखा T पर छूती है। OE = 13 cm। ET ज्ञात करो।

∠OTE = 90° (स्पर्शरेखा ⟂ त्रिज्या)। ET² = 169 − 25 = 144, इसलिए ET = 12 cm।

5. P और Q जीवा AB के ऊपर एक ही चाप पर हैं। ∠APB = 48°। ∠AQB और ∠AOB ज्ञात करो।

∠AQB = 48° (एक ही खंड के कोण)। ∠AOB = 2 × 48° = 96° (केंद्र का कोण दोगुना)।

6. T पर स्पर्शरेखा, जीवा TA से 64° बनाती है। P दीर्घ चाप पर है। ∠TPA और ∠TOA ज्ञात करो।

एकांतर खंड प्रमेय से ∠TPA = 64°। केंद्र का कोण दोगुना: ∠TOA = 128°। जाँच: समद्विबाहु त्रिभुज OTA के आधार कोण (180 − 128)/2 = 26°, और 26° + 64° = 90°, जो स्पर्शरेखा ⟂ त्रिज्या से मेल खाता है।

7. E से दो स्पर्शरेखाएँ वृत्त को A और B पर छूती हैं। ∠AEB = 50°। ∠AOB ज्ञात करो।

चतुर्भुज OAEB में दो कोण 90° हैं। चतुर्भुज के कोणों का योग 360°, इसलिए ∠AOB = 360° − 90° − 90° − 50° = 130°।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. परिधि पर कोण 40° है। उसी चाप पर केंद्र का कोण:
2. अर्धवृत्त में बना कोण होता है:
3. चक्रीय चतुर्भुज में ∠A = 70° है। सामने वाला ∠C:
4. स्पर्श बिंदु पर स्पर्शरेखा और त्रिज्या के बीच कोण:
5. स्पर्शरेखा और जीवा के बीच का कोण बराबर होता है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

वृत्त के कितने प्रमेय होते हैं?

ज़्यादातर पाठ्यक्रमों में सात-आठ: केंद्र का कोण, अर्धवृत्त, एक ही खंड, चक्रीय चतुर्भुज, स्पर्शरेखा-त्रिज्या, दो स्पर्शरेखाएँ, एकांतर खंड और केंद्र से जीवा पर लंब।

सबसे ज़रूरी वृत्त प्रमेय कौन-सा है?

केंद्र पर कोण, परिधि के कोण का दोगुना। अर्धवृत्त, एक ही खंड और चक्रीय चतुर्भुज वाले नियम इसी से सिद्ध होते हैं।

क्या उपपत्ति याद करनी पड़ती है?

ऊँची कक्षाओं में अक्सर कम से कम एक प्रमेय सिद्ध करने को कहा जाता है। दो समद्विबाहु त्रिभुजों वाली केंद्र-कोण की उपपत्ति सबसे ज़्यादा पूछी जाती है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

कनाडा (ओंटारियो)Grade 12D. Applications of Geometry
पोलैंडLiceum ogólnokształcące, klasa IIIPlane geometry
इंग्लैंडYear 113.4 Geometry and measures

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